Atomer, som du måske har hørt, repræsenterer det mindste mulige stykke af en hvilken som helst bestemt sag. Hvis du var heldig nok til at have et 1 pund mursten af elementet guld (Au), kunne du opdele det i tyndere og tyndere stykker, indtil du kun havde guldatomer tilbage; yderligere opdelinger er mulige, men ingen af de resulterende komponenter er specielle for guld.
Det periodiske system med elementer inkluderer 118 individuelle typer atomer (dvs. grundstoffer), som alle har et unikt antal protoner og elektroner og et lignende antal neutroner. Men hvor lille er denne uendeligt lille enhed? Er der en måde at forholde sig til størrelsen på et atom til radius af noget i din egen oplevelse?
Hvad er dele af et atom?
Alle atomer indeholder mindst et proton, med proton nummer, der bestemmer identiteten af et element. Et element har et atomnummer, den unikke identifikator tilknyttet proton nummer og med et symbol på et eller to bogstaver (f.eks. Ca for calcium, element nummer 20 i det periodiske system).
I den neutrale, ikke-ladede tilstand har hvert atom det samme antal elektroner som det gør protoner. Elementer, der starter med helium, indeholder også et antal neutroner svarende til og normalt lidt over protonnummeret. Varianter af grundstoffer med forskellige antal neutroner kaldes isotoper.
Protoner er negativt ladede og er grupperet med neutroner for at danne atomkernen. De negativt ladede elektroner zipper i mellemtiden i betydelige afstande fra kernen i forhold til den samlede størrelse af atomet, som du vil se detaljeret.
Hvilke kræfter bestemmer atomstørrelse?
Atomer er kendetegnet ved deres enorme mængde ledig plads, hvilket er en tilsyneladende bizar observation om noget, der allerede er så lille. Atomradien defineres normalt som afstanden fra kernen til det yderste elektron orbital. I denne forstand kan et atom repræsenteres grafisk som cirkulært, med kernen i centrum og den yderste elektronskal, der danner cirkelbuen.
Når du bevæger dig fra venstre mod højre langs en række, øges både protonnummer og elektronnummer med hver for hver ændring i elementet. Men fordi elektronerne tilføjes spredt takket være reglerne for elektron-orbital fyldning, mens den voksende positive ladning af kernen forbliver koncentreret i et lille rum, elektronerne trækkes tættere på kernen, indtil de ædle gasser i periode 18 af hver række.
Derefter, med et spring til næste række, findes atomernes yderste elektroner i et helt nyt energiniveau, der forstærker atomradien væsentligt. Derefter falder radier langs den nye række i det periodiske system som før.
Hvad er størrelsen på atomkernen?
Der er ingen formel atomradiusformel, der gælder for alle atomer, men i kovalent bundne atomer kan radius estimeres ved at dividere afstanden mellem atomkerner med to.
Atomeradier bestemmes generelt ved eksperimentering og subtraktion. Hvis radius for et atom er kendt (f.eks. Calcium, ca. 178 picometre eller pm, svarende til 1,78 10–10 m), og afstanden mellem kerner i et calciumselenidmolekyle (CaSe) er 278 pm, kan du trække 178 fra 278 for at få et rimeligt skøn over radien af et selenatom (100 pm).
Med hensyn til analogier fra den virkelige verden vedrører en klassisk størrelse af en atom sammenligning et sportsstadion. Det kernens radius i sig selv handler kun om 1 × 10–15 m uanset elementet og i et typisk atom ville den yderste elektron være tæt på en fodboldbane væk eller ca. 100 m.
Atomstørrelsesdiagram
Se ressourcerne for en graf, der viser de omtrentlige værdier for de første 86 elementer i det periodiske system. Disse varierer fra ca. 40 pm for hydrogen til ca. 240 pm for cæsium.